(57)【要約】【課題】不良画素部の位置を目視にて容易に特定することが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像素子は、フォトダイオード３０と、その上方に形成された開口部５、層内レンズ８、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ１１等とを含めた画素部を多数有する構成であり、多数の画素部の一部を、該多数の画素部に含まれる不良画素部の固体撮像素子上での位置を目視で特定するための基点の目印となる目印用画素部としたことを特徴する。この構成により、目印用画素部を基点として不良画素部の位置を容易に特定することができ、固体撮像素子の不良解析を効率よく行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む画素部を多数有する固体撮像素子であって、
前記多数の画素部の一部を、前記多数の画素部に含まれる不良画素部の位置を特定するための目印となる目印用画素部とした固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記多数の画素部は、それぞれ前記光電変換素子に光を集光するマイクロレンズを含み、
前記目印用画素部は、前記マイクロレンズが省略されたものである固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の固体撮像素子であって、
前記多数の画素部は、それぞれ前記光電変換素子に光を集光する層内レンズを含み、
前記目印用画素部は、前記層内レンズが省略されたものである固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記多数の画素部は、それぞれ前記光電変換素子に入射する光を制限する開口部を含み、
前記目印用画素部は、前記開口部が省略されたものである固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記多数の画素部は、それぞれ前記光電変換素子の上方に設けられた所定配列のカラーフィルタを含み、
前記目印用画素部に含まれる前記カラーフィルタは、前記所定配列で決められた色とは異なる色のカラーフィルタである固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記固体撮像素子は、一部の光電変換素子で発生した信号電荷のみを読み出す間引き読み出し駆動が可能であり、
前記間引き読み出し駆動時に信号電荷が読み出されない光電変換素子を含む画素部の一部を前記目印用画素部とした固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子を含む画素部を多数有する固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子の性能を向上させ、信頼性や生産性を改善するためには、半導体素子の不良箇所を解析してその原因を特定し、素子構造や製造工程を修正する必要がある。ＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像素子の場合は、光電変換素子やその上方に積層される層内レンズ、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ等を含む画素部から得られる信号によって、どの画素部が不良画素部であるかどうかを知ることはできる。しかし、近年の固体撮像素子は画素部の数が数百万に達しているうえに、同一構造の繰り返し配列であることから、不良画素部の固体撮像素子上における位置の座標が分かっても、その位置を目視にて探し出すのは困難である。
【０００３】
従来、半導体素子の不良箇所の位置を目視にて特定するために、不良箇所の位置を特定するための目印となる特定のパターンを別途設けたものが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９０３７０号公報
【特許文献２】特開平７−８６３６６号公報
【特許文献３】特開平７−３０２８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、特定のパターンを別途設ける必要があるため、製造工程数が増加し、製造コストが増大してしまう。又、固体撮像素子においては、特定のパターンを設けるようなスペースを画素部が配置された領域に設ける余裕がないため、周辺回路部にパターンを設けることが考えられるが、画素部から離れた位置にパターンがあったのでは、不良画素部の位置の特定は難しい。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、不良画素部の位置を目視にて容易に特定することが可能な固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固体撮像素子は、光電変換素子を含む画素部を多数有する固体撮像素子であって、前記多数の画素部の一部を、前記多数の画素部に含まれる不良画素部の位置を目視で特定するための目印となる目印用画素部とした。
【０００８】
この構成により、目印用画素部を基点として不良画素部の位置を容易に特定することができ、固体撮像素子の不良解析を効率よく行うことができる。
【０００９】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の画素部がそれぞれ前記光電変換素子に光を集光するマイクロレンズを含み、前記目印用画素部は、前記マイクロレンズが省略されたものである。
【００１０】
この構成により、多数の画素部を上からみたとき、目印用画素部だけマイクロレンズが存在しないため、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の画素部がそれぞれ前記光電変換素子に光を集光する層内レンズを含み、前記目印用画素部は、前記層内レンズが省略されたものである。
【００１２】
この構成により、多数の画素部を上からみたとき、目印用画素部だけ層内レンズが存在しないため、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の画素部がそれぞれ前記光電変換素子に入射する光を制限する開口部を含み、前記目印用画素部は、前記開口部が省略されたものである。
【００１４】
この構成により、多数の画素部を上からみたとき、目印用画素部だけ開口部が存在しないため、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００１５】
本発明の固体撮像素子は、前記多数の画素部がそれぞれ前記光電変換素子の上方に設けられた所定配列のカラーフィルタを含み、前記目印用画素部に含まれる前記カラーフィルタは、前記所定配列で決められた色とは異なる色のカラーフィルタである。
【００１６】
この構成により、多数の画素部を上からみたとき、目印用画素部の部分でカラーフィルタの配列が乱れるため、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００１７】
本発明の固体撮像素子は、前記固体撮像素子が一部の光電変換素子で発生した信号電荷のみを読み出す間引き読み出し駆動が可能であり、前記間引き読み出し駆動時に信号電荷が読み出されない光電変換素子を含む画素部の一部を前記目印用画素部とした。
【００１８】
この構成により、例えば動画撮影時に影響のない画素部の一部を目印用画素部とすることで、動画撮影時には、目印用画素部の光電変換素子から得られる信号の補正を行う必要がなくなり、信号処理の負荷が軽減される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、不良画素部の位置を目視にて容易に特定することが可能な固体撮像素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子の平面模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面模式図である。
図１，２に示す固体撮像素子は、ｎ型のシリコン基板１表面部に光電変換素子であるフォトダイオード３０が多数形成され、各フォトダイオード３０で発生した信号電荷を列方向（図１中のＹ方向）に転送するための電荷転送部（図示せず）が、列方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード列の間を蛇行して形成される。
【００２１】
電荷転送部は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル３３と、電荷転送チャネル３３の上層に形成された２層電極構造の電荷転送電極３（第１の電極３ａ、第２の電極３ｂ）と、フォトダイオード３０で発生した電荷を電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域（図示せず）とを含む。電荷転送電極３は、行方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向（図１中のＸ方向）に延在する蛇行形状となっている。電荷転送電極３は単層電極構造であっても良い。
【００２２】
図２に示すように、シリコン基板１の表面部にはｐウェル層２が形成され、ｐウェル層２の表面部にはｐ領域３０ａが形成され、ｐ領域３０ａの下にはｎ領域３０ｂが形成され、ｐ領域３０ａとｎ領域３０ｂがフォトダイオード３０を構成し、フォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。
【００２３】
ｐ領域３０ａの右側には、それぞれ少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層２には図示しない電荷読み出し領域が形成される。
【００２４】
シリコン基板１表面には図示しないゲート酸化膜が形成され、電荷読み出し領域と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜を介して、第１の電極３ａと第２の電極３ｂが形成される。第１の電極３ａと第２の電極３ｂの間は図示しない絶縁膜によって絶縁される。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離が図られる。
【００２５】
電荷転送電極３の上には遮光膜６が形成され、遮光膜６にはフォトダイオード３０に入射する光の範囲を制限する開口部５が形成される。電荷転送電極３及び遮光膜６は透明の絶縁膜７内に埋設される。絶縁膜７の上には各フォトダイオード３０の開口部５に光を集光するための層内レンズ８が形成され、その上には平坦化層９が形成される。平坦化層９の上には緑色の光を透過するカラーフィルタ１０Ｇと、青色の光を透過するカラーフィルタ１０Ｂと、赤色の光を透過するカラーフィルタ（図示せず）とが形成される。図１では、カラーフィルタ１０Ｇが上方に形成されたフォトダイオード３０に符号Ｇを付し、カラーフィルタ１０Ｂが上方に形成されたフォトダイオード３０に符号Ｂを付し、赤色の光を透過するカラーフィルタが上方に形成されたフォトダイオード３０に符号Ｒを付してある。
【００２６】
各カラーフィルタの上には絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層１２が形成され、その上に、各フォトダイオード３０の開口部５に光を集光するためのマイクロレンズ１１が形成される。
【００２７】
本実施形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０で発生した信号電荷がｎ領域３０ｂに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル３３によって列方向に転送され、転送された信号電荷が電荷転送路（ＨＣＣＤ）２０によって行方向（図１中のＸ方向）に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号がアンプ４０から出力される構成である。
【００２８】
本実施形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０と、その上方に形成された開口部５、層内レンズ８、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ１１等とを含めた画素部を多数有する構成であり、多数の画素部の一部を、該多数の画素部に含まれる不良画素部の固体撮像素子上での位置を目視で特定するための目印となる目印用画素部としたことを特徴としている。以下、多数の画素部のうち、目印用画素部以外の画素部を通常画素部という。
【００２９】
目印用画素部は、不良画素部の位置を目視で探し出す際の目印となるため、固体撮像素子を光学顕微鏡や電子顕微鏡で見たときに、それを目視にて容易に見つけることができる必要がある。例えば、図２に示すように、通常画素部に含まれるマイクロレンズ１１を省略したものを目印用画素部とする方法がある。図２のような構成にすることにより、固体撮像素子上でマイクロレンズ１１が存在しない領域を探すだけで、目印用画素部を容易に見つけることができる。そして、固体撮像素子から得られた信号により、不良画素部の座標が分かった場合には、その不良画素部の座標に最も近い目印用画素部を決定し、決定した目印用画素部を目視にて探し出し、探し出した目印用画素部の位置を基点として上記不良画素部を探すことで、不良画素部の位置を目視にて容易に特定することができる。これにより、固体撮像素子の不良解析を効率良く行うことができる。又、本実施形態の固体撮像素子によれば、もともと作成する予定の画素部の一部を目印用画素部として利用するため、製造工程の増加や製造コストの増加を招くことなく、上記効果を得ることができる。
【００３０】
尚、図２では、通常画素部に含まれるマイクロレンズ１１を省略したものを目印用画素部としたが、図３に示すように、通常画素部に含まれる層内レンズ８を省略したものを目印用画素部としても良い。図３のようにした場合には、層内レンズ８から上の層を一旦取り去った上で、層内レンズ８の存在しない画素部を目視にて探すことで、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００３１】
又、図４に示すように、通常画素部に含まれる遮光膜６の開口部５を省略したものを目印用画素部としても良い。図４のようにした場合には、目印用画素部だけ開口部５がないため、目印用画素部に含まれるフォトダイオード３０では、光が吸収されずに反射される。したがって、光が反射する部分を目視にて探すことで、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００３２】
又、図４に示した目印用画素部によれば、フォトダイオード３０に光が入射していないときに発生する信号（黒レベル）を検出することができるため、目印用画素部から得られる信号によって黒レベル補正を行うことも可能である。固体撮像素子では、長時間露光を行って撮像する場合、図１に示すアンプ４０等からのホットエレクトロン発光の影響により、アンプ４０の周辺にあるフォトダイオード３０の黒レベルは、その他のフォトダイオード３０の黒レベルよりも大きくなってしまうことがある。そこで、図４に示した目印用画素部を、アンプ４０の周辺に多く設けることで、固体撮像素子上の位置に応じた黒レベル補正を行うことが可能となる。
【００３３】
固体撮像素子に用いるカラーフィルタの配列は、例えばベイヤー配列やストライプ配列等のように予め決まっている。つまり、１つの画素部に対して１つの色のカラーフィルタが決まるが、この決められた色のカラーフィルタを別の色のカラーフィルタに変えたものを目印用画素部としても良い。例えば、図１に示す例では、Ａ−Ａ線に沿ってカラーフィルタがＧＢＧＢＧＢと繰り返し配列される必要があるが、図５に示すように、本来配置すべきカラーフィルタ１０Ｇをカラーフィルタ１０Ｂに変更しておくことで、目印用画素部を作成すれば良い。このようにした場合には、カラーフィルタの配列が予め決めた配列になっていない部分を目視にて探すことで、目印用画素部を容易に見つけることができる。
【００３４】
又、図２〜図５で示した例を適宜組み合わせても良い。つまり、通常画素部において、マイクロレンズ１１の省略、層内レンズ８の省略、開口部５の省略、及びカラーフィルタの変更のうち少なくとも２つを行ったものを目印用画素部としても良い。尚、図３〜図５において図２と同様の構成には同一符号を付した。
【００３５】
目印用画素部は、例えば、固体撮像素子に含まれる多数の画素部を複数ブロックに分割し、分割して得られた各ブロックに１つ設けておけば良い。例えば、画素部の数が１００万の固体撮像素子の場合は、１００×１００個の画素部を１ブロックとして１００ブロックに分割し、１００ブロックの各々に１つの目印用画素部を作れば良い。目印用画素部の数は、所望の目印用画素部を目視にて容易に探せる程度の数であることが好ましい。
【００３６】
又、一般に、固体撮像素子を搭載するデジタルカメラ等の撮像装置では、欠陥のあるフォトダイオードについては、その周囲のフォトダイオードから得られた信号で信号を補間する画素欠陥補正処理が行われるが、目印用画素部から得られる信号は画像データを作る上では良好な信号ではなくなっているため、この信号も画素欠陥補正処理によって補正する必要がある。したがって、目印用画素部の数は、画素欠陥補正処理で補正可能な範囲の数とする必要がある。
【００３７】
又、本実施形態の固体撮像素子が、図１に示すフォトダイオード行から、例えば２行おきに信号電荷を読み出す間引き読み出し駆動が可能な場合を考える。この場合には、間引き読み出し駆動時に信号電荷が読み出されないフォトダイオード３０を含む画素部の一部を、目印用画素部とすることが好ましい。動画撮影時には高速な信号処理が求められるため、上記間引き読み出し駆動が有効であるが、上記のように目印用画素を配置することで、動画撮影時に目印用画素部から信号が読み出されることはなく、画素欠陥補正処理の処理負荷を軽減することができ、高速な動画撮影が可能となる。
【００３８】
又、本実施形態では、ＣＣＤ型の固体撮像素子を例にして説明したが、本発明はＭＯＳ型の固体撮像素子にも同様に適用可能である。又、フォトダイオード３０の配列も図１に示したものに限らず、例えば正方格子配列であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子の平面模式図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面模式図
【図３】目印用画素部の変形例を示す図
【図４】目印用画素部の変形例を示す図
【図５】目印用画素部の変形例を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１  シリコン基板
２  ｐウェル層
３  電荷転送電極
５  開口部
６  遮光膜
７  絶縁膜
８  層内レンズ
９  平坦化層
１０Ｂ，１０Ｇ  カラーフィルタ
１１  マイクロレンズ
３０  フォトダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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